一種利用太陽能加熱空氣的天然氣管道防凍脹裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽能利用裝置，尤其是涉及一種利用太陽能加熱空氣的天然氣管道防凍脹裝置。
【背景技術】
[0002]長輸天然氣管道輸送過程中，需要將高壓(8_12MPa)輸送的天然氣降低至用戶需求壓力(1.5_4MPa)才能輸送給用戶使用。天然氣經過分輸調壓站降壓過程中，由于焦耳-湯姆遜效應天然氣在壓力降低的同時，溫度也隨之降低，對于傳統的調壓閥而言天然氣每降低IMPa溫度隨之降低4.5-60C。若經過節流降壓的天然氣分輸管溫在0°C以下，天然氣管道便會發生凍脹問題。在季節更替溫度變化的條件下。發生凍脹現象的埋地天然氣管道會造成附近地面隆起、調節閥的閥體離開閥座、管道在應力作用下變形、法蘭連接處泄漏等問題，嚴重威脅戰場的安全運行，給管輸天然氣的輸送帶來隱患。因此，必須采取有效的措施解決凍脹問題，排除管輸天然氣的安全隱患。
[0003]目前，防治管道凍脹的措施主要有管溝、換土防水或排水、加熱等方法。這些方法中，管溝及換土防水或排水措施并沒有對天然氣管道進行熱補償，因此，與土壤接觸的天然氣管道仍會吸收土壤的熱量，從而造成土壤凍脹。其中加熱是一種能夠解決根本問題的方法，但是目前的電加熱或者燃料爐均需要消耗電能、燃料等常規能源。
[0004]太陽能是一種清潔能源，不對環境產生任何危害，且成本低廉。對于現在的地球環境來說，利用太陽能是一個必然趨勢，然而太陽能光伏發電時，光伏電池板的吸收率僅有12-15%，因此需要一種方式合理利用沒有被光伏板吸收的太陽能。
[0005]申請公布號為CN 104596122 A的中國專利公開了一種防治寒區含水路基凍脹災害的方法及集束式低溫熱管，在路基中安裝能將太陽能或電能熱量傳入地基中的T型集束式太陽能低溫熱管，當環境溫度低于O攝氏度時，使低溫熱管蒸發段的工質吸收太陽能熱量后上升傳導到低溫熱管的冷凝段，在沒有太陽時通過電加熱使蒸發段的工質升溫后傳導到低溫熱管的冷凝段，由冷凝段將熱量傳入含水路基中使含水路基的溫度大于結冰溫度，釋放熱量后的工質在重力的作用下再回到蒸發段吸收熱量，如此循環工作，使含水路基的溫度保持在結冰溫度之上從而防止路基凍脹災害的發生。然而該裝置在開啟電加熱時需要額外提供電能，僅限于在電能充足的區域使用，且由于熱管有自然失效的可能及由于工質與熱管材料反應產生不凝結氣體導致熱管失效的可能，故低溫熱管對工質要求高，成本高、壽命不長需要經常更換。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高效率、易于實現的利用太陽能加熱空氣的天然氣管道防凍脹裝置。
[0007]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0008]—種利用太陽能加熱空氣的天然氣管道防凍脹裝置，其特征在于，該裝置包括太陽能熱空氣模塊、儲電控制模塊、加熱箱、循環風機和電加熱器，所述的太陽能熱空氣模塊、電加熱器、循環風機和加熱箱依次連通形成回路，所述的儲電控制模塊與太陽能熱空氣模塊連接，所述的加熱箱設置在天然氣管道外圍。
[0009]所述的太陽能熱空氣模塊包括光伏電池板、基板、空氣流道、空氣流道保溫層和透明層，所述的光伏電池板設置在基板上，所述的基板設置在空氣流道上部，所述的空氣流道保溫層設置在空氣流道下部，所述的透明層位于太陽能熱空氣模塊的上部。
[0010]所述的太陽能熱空氣模塊還包括設置在空氣流道內壁的翅片。
[0011]所述的透明層為玻璃材料。
[0012]所述的儲電控制模塊包括蓄電池和與所述蓄電池連接的光伏控制器，所述的蓄電池為循環風機和電加熱器供電，所述的光伏控制器與太陽能熱空氣模塊連接。
[0013]所述的加熱箱包括箱體和箱體保溫層，所述的箱體設置在待加熱的天然氣管道外圍，箱體與天然氣管道之間充滿熱空氣，所述的箱體保溫層設置在箱體外側。
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0015](I)通過采用太陽能加熱冷空氣，從而通過熱空氣對低溫天然氣管道加熱的方法，空氣在管道內循環流動，符合主動加熱輸氣管道的思路，從根本上解決了天然氣管道由于凍脹帶來的安全隱患。
[0016](2)節省了傳統加熱方式中所需要的燃料或者電能的消費，進而節省了運行費用。
[0017](3)加熱空氣過程中不產生明火，減少泄漏天然氣發生爆炸的可能性，且無毒無腐蝕性更加安全可靠。
[0018](4)利用太陽能光伏熱空氣模塊獲得電能和熱能，無轉動機械及燃燒部件使得該部分結構簡單、體積減小，空間利用率升高，此外整個系統結構清晰、易于實現。
[0019](5)利用太陽能獲得能量利用的是自身的特性，基本不需要額外的耗能，并且過程中可以利用太陽能光伏發電，因此，對于無電、缺電的偏遠地區來說，綜合太陽能光伏熱空氣模塊防治天然氣管道凍脹的方法具有更加廣闊的推廣價值。
[0020](6)太陽能熱空氣模塊的空氣流道內設置翅片，加大空氣受熱面積，增加擾動，強化換熱，進而加速升溫。
[0021 ] (7)光伏控制器根據白天和黑夜光線變化，利用蓄電池儲存的電能供電，控制電加熱器在光線條件不足的情況下對冷空氣進行加熱，避免夜間凍脹問題。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型整體結構示意圖；
[0023]圖2為本實用新型中太陽能熱空氣模塊的切面示意圖；
[0024]圖3為本實用新型中加熱型切面示意圖；
[0025]附圖標記:1為太陽能熱空氣模塊，11為光伏電池板，12為空氣流道，13為空氣流道保溫層，14為透明層，15為翅片，16為基板，2為儲能控制模塊，3為加熱箱，31為箱體，32為箱體保溫層，4為循環風機，5為電加熱器。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0027]實施例
[0028]為了克服現有管輸天然氣系統中降壓后埋地管道由于凍脹問題帶來的諸多隱患，本實用新型提出了一種利用太陽能加熱空氣的天然氣管道防凍脹裝置，該裝置幾乎不需要能耗，而且結構簡單、成本低廉，太陽能光伏熱空氣模塊的組合使用，白天靠太陽能輻射加熱空氣保證輸氣管道的溫度提升，晚間利用太陽能光